基于WiFi无线传输的CMOS传感器图像采集系统的制作方法

本发明涉及一种图像采集系统，特别是一种基于WiFi无线传输的CMOS传感器图像采集系统。

背景技术：

现今高像素、大尺寸影像的应用随着计算机、打印技术的发展，越来越多地出现在我们日常生活和科研工作中，随之而来的高像素、大平面的图像数据采集需求也迅速的产生。常用的平板式扫描仪和数码相机等图像采集设备为图像数据采集提供了技术手段，它是生活娱乐、科学研究中不可缺少的一种数据采集手段。然而，实际采集过程中会遇到各种不同的实验环境、采集对象，这样对图像数据采集方法也有着更特殊的要求，如要实时、连续采集运动物体、旋转物体上的影像信号，这时用普通的有线电缆测试就很难满足要求；如测试对象是一巨幅平面图像，已经超出现有扫描仪有效工作区，那么已有扫描设备根本无法完成任务。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种基于WiFi无线传输的CMOS传感器图像采集系统，该系统具有体积小、功耗低、可靠性高、抗干扰能力强、使用方便灵活等特点，很好地扩展了传统图像扫描仪的工作方式，在实际的数据采集实验中取得了非常理想的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用了一种基于WiFi无线传输的CMOS传感器图像采集系统，包括图像处理芯片，单片机、CMOS传感器、闪光灯控制IC、激光位置传感器、陀螺仪角度传感器、WiFi模块和系统电源模块，其特征在于：所述单片机与所述图像处理芯片经由I2C接口交换命令与数据，所述单片机通过SPI接口与所述激光位置传感器、所述陀螺仪角度传感器通信，所述单片机由所述系统电源模块供电；所述图像处理芯片通过SPI接口与所述闪光灯控制IC通信，所述CMOS传感器的输出端与所述图像处理芯片连接，所述图像处理芯片的输出端与所述WiFi模块连接。

进一步地，上述技术方案中，所述图像处理芯片采用OV780。

进一步地，上述技术方案中，所述CMOS传感器采用OV7740。

进一步地，上述技术方案中，所述WiFi模块采用88W8782。

进一步地，上述技术方案中，所述单片机采用MSP430。

本发明所具有的有益效果：本系统可实现对任意尺寸平面图像的扫描、无线传输及拼接显示等功能。准确地获得了目标图像数据，扫描窗口可在被测物体表面任意移动、旋转，使用简单方便，获得的测试数据精确。本CMOS传感器无线图像采集系统，传输可靠，适合于多种应用场合使用。

附图说明

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明系统坐标示意图；

图3是本发明系统传感器信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种基于WiFi无线传输的CMOS传感器图像采集系统，包括图像处理芯片，单片机、CMOS传感器、闪光灯控制IC、激光位置传感器、陀螺仪角度传感器、WiFi模块和系统电源模块，其特征在于：单片机与图像处理芯片经由I2C接口交换命令与数据，单片机由系统电源模块供电；图像处理芯片采用OV780，由它完成对CMOS传感器数字信号的处理、对WiFi模块的管理以及按照系统设计的码流格式封包MJPEG数据。OV780是音视频数据高集成度处理器，主要特性是具备2百万像素拍照，或者VGA分辨率30f/s的视频编解码性能，内核为两颗低功耗108M CPU，具有8bit YUV摄像头接口，内部集成E2PROM及RAM，可以方便地提供低成本、无需外部存储器的无线视频传输解决方案；单片机采用MSP430,负责整个系统的电源管理、开关机及按键事件处理。另外，单片机通过SPI接口与激光位置传感器、陀螺仪角度传感器通信，完成相应水平坐标和角度信息的数据获取工作，同时单片机不断地与图像处理芯片OV780经由I2C接口交换命令与数据，按30Hz的频率上传每帧图像的坐标和角度信息；图像处理芯片通过SPI接口与闪光灯控制IC通信，CMOS传感器的输出端与图像处理芯片连接，CMOS传感器采用OV7740，OV7740是一款高性能VGA CMOS传感器，它可以提供60f/s、全画面、压缩的8/10bit RAM RGB或者YUV图像输出，具备调整曝光、伽马、白平衡、饱和度、灰度、坏点消除和噪声抑制等多种图像预处理功能。图像处理芯片的输出端与WiFi模块连接,WiFi模块采用88W8782,其单片集成了802.11射频、基带、MAC、CPU和存储器等高集成度的WLAN SoC。88W8782提供高性能、低功耗SDIO接口无线方案，传输速率最高支持150bit/s，空旷地带通信距离可达100m。

如图2所示，本系统的目的是利用扫描终端连续采集的图像数据，在接收端将其无缝地拼接还原整幅的图像并显示保存下来，所以除了扫描终端的CMOS传感器采集的图像信息，为了后续图像拼接，还需要提供每一帧图像的相对位置信息。激光位置传感器可以提供当前图像的X、Y轴水平位置相对坐标，陀螺仪角度传感器提供当前图像的X、Y、Z轴角度信息，与图像所处平面垂直的Z轴角度对后续图像拼接质量尤为重要。

如图3所示，系统需要采集的主要数据信号，包括CMOS传感器的图像信号、位置传感器的水平坐标和角加速度传感器的角度信息。单片机对每个变量的测量速度越快越好，这样可以最大限度地减小每帧图像的位置误差。本系统激光位置传感器两个变量(x，y)以500Hz的频率进行采集上报；陀螺仪角度传感器每个轴提供一个变量(Gx，Gy，Gz)，以400Hz的频率采集上报给单片机。单片机以16位数据对每个参数的增量变化累加求和并保存下来，等待OV780处理器获取。

CMOS传感器设定为以30f/s的速度传送图像数据给图像处理芯片OV780，所以OV780以30Hz的频率发送请求信号给单片机，要求获取当前帧所有坐标的绝对值，按照表1所示的数据格式将图像的水平坐标、角度参数发送给图像处理芯片，其中激光传感器表面质量参数SQ占8bit，其余参数各占16bit。

表1

OV780在获得上述数据信息后，将其封包到MJPEG的每帧数据头中，通过WiFi发送30f/s的MJPEG数据给接收端来进行图像拼接整合处理。

CMOS传感器阵列是逐行曝光输出的，所以当传感器与被测物体相对快速移动时，CMOS传感器行阵列的输出代表了不同时间点、不同位置的被测物体，造成得到的影像有类似拖影的畸变，可通过控制闪光灯照明的时序来巧妙解决快速运动的图像畸变问题。CMOS传感器的垂直同步信号VSYNC和水平参考信号HREF是由OV7740的传感器配置文件调配的，LED EN使能波形受控于OV780，CMOS传感器每帧的曝光时间要远长于LED EN时间，因为图像扫描窗口内部是无光全黑的，合理地控制LED EN信号起点及时间，就可以控制CMOS传感器的真实曝光时间，所以本系统扫描端得到的每帧有效像素约为320×480。LED EN结束后马上让MCU传输如表1所示格式的坐标数据给OV780，将其插入到视频帧头中。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。